高中物理 第十三章 8 激光課后集訓 新人教版選修3-41

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激光 基礎過關 1.下列說法正確的是( ) A.激光可用于測距 B.激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料 C.外科研制的“激光刀”可以有效地減少細菌的感染 D.激光可用于全息照相，有獨特的特點 答案：ABCD 2.在演示雙縫干涉的實驗時，常用激光做光源，這主要是應用激光的什么特性？( ) A.亮度高 B.平行性好 C.單色性好 D.波動性好 解析：頻率相同的兩束光相遇才能發(fā)生干涉，激光的單色性好，頻率單一，通過雙縫時能夠得到兩束相干光。本題的正確答案是C。 答案：C 3.下列說法正確的是( ) A.兩支鉛筆靠在一起，自然光從筆縫中通過后就成了偏振光 B.偏振光可以是橫波，也可以是縱波 C.因為激光的方向性好，所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D.激光可以像刀子一樣切除腫瘤 解析：兩支普通鉛筆靠在一起，中間的縫遠遠地大于光的波長，因此，光從中通過時不會成為偏振光；光是橫波，偏振光也是橫波；激光也是光，因此激光就具有光波的特性，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象；激光有很多用途，其中包括做手術，切除腫瘤。 答案：D 4.將激光束的寬度聚焦到納米級(10-9 m)范圍內，可修復人體已損壞的器官，參考DNA分子進行超微型基因修復，把至今尚令人無奈的癌癥、遺傳疾病等徹底根除，這里應用了激光的( ) A.平行性好的特性 B.單色性好的特性 C.亮度高的特性 D.粒子性好的特性 答案：AC 5.下列應用激光的事例中錯誤的是( ) A.利用激光進行長距離精確測量 B.利用激光進行通信 C.利用激光進行室內照明 D.利用激光加工堅硬材料 解析：激光的單向性好，不利于室內照明，并且大功率的激光要靠專門的激光器產生，成本太高，且由于激光的能量集中，會對人體產生傷害，因此選項C所述激光的應用是錯誤的。 答案：C 6.激光發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質中波長為λ，c表示光在真空中的速度，下列說法中正確的是( ) A.該光在真空中的波長為nλ B.該光在真空中的波長為 λ/n C.該光的頻率為c/λ D.該光的頻率為c/nλ 解析：注意光從一種介質進入另一種介質時，頻率不會發(fā)生變化，對激光也是一樣，由于速度變化的原因、波長會相應變化，對同一頻率的光它在真空中的波長應大于介質中的波長。 答案：AD 綜合運用 7.應用激光平行性好的特性，可以精確地測量距離。對準目標發(fā)射一個極短的激光脈沖，測量發(fā)射脈沖與收到的反射脈沖的時間間隔，就可求出激光器到目標的距離。若在地球上向月球發(fā)射一個激光脈沖，測得從發(fā)射到收到反射脈沖所用的時間為2.56 s,則月球到地球的距離大約是________km。________。 解析：真空中的光速c=3.0108 m/s,從發(fā)射脈沖到收到反射脈沖所用時間t=2.56 s,月球與地球距離為l=3.01082.56 m=3.84105 km。 答案：3.84105 km。 8.一臺二氧化碳激光器發(fā)出的激光功率為P=1 000 W，出射光束截面積為A=1 mm2,這束光垂直射到溫度為T=273 K，厚度為d=2 cm的鐵板上，如果有80%的光束能量被激光照射到那一小部分鐵板所吸收，并使其熔化成與光束等截面積的直圓柱孔，需要多少時間？鐵的有關參數(shù)：熱容量c=26.6 J/molK，密度ρ=7.90103 kg/m3,熔點Tm=1 798 K,熔解熱L=1.49104 J/mol,摩爾質量U=5610-3 kg。 解析：激光所照射到的質量為M的部分鐵板在熔化過程中所吸收的熱量為Q=(cΔT+L)=Pt80% 其中質量M=Adρ。代入數(shù)據求得t=0.192 s 答案：0.192 s 9.一臺激光器，它的功率為P，如果它發(fā)射出的單色光在空氣中的波長為λ，則這束單色光的頻率是________它在時間t內輻射的光能為________，如果已知這束單色光在某介質中的傳播速度為v,那么這束單色光從該介質射向真空發(fā)生全反射的臨界角為________。 解析：根據v=λf可得這束單色光的頻率f=c/λ;激光器的時間t內所做的功W=Pt轉化為光能； 這束單色光對該介質的折射率n=c/v,設它從該介質射向真空發(fā)生全反射的臨界角為C，則sinC=1/n=v/c;所以C=arcsin(v/c)。 答案：,Pt,arcsin() 10.由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光，所以光導纖維中用激光作為信息高速傳輸?shù)妮d體，要使射到粗細均勻的圓形光導纖維一個端面上的激光束都能從另一個端面射出，而不會從側壁“泄漏”出來，光導纖維所用材料的折射率至少應為多大？ 解析：要保證不會有光線從側面跑出來，其含義是不管入射角多大都能在測量壁發(fā)生全反射。令入射角等于90，再由折射定律和全反射臨界角公式、幾何關系就可以求出材料的折射率。 設激光束在光導纖維端面的入射角為i，折射角為α，折射光線射向側面時的入射角為β，如答圖13-11所示。 答圖13-11 由折射定律：, 由幾何關系：α+β=90， sinα=cosβ。 由全反射臨界角的公式： sinβ=, cosβ=, 要保證從端面射入的任何光線都能發(fā)生全反射，應有i=90,sini=1。故 , 解得 n=, 光導纖維的折射率應為n≥。 答案：